|
Навигация:
Топ: Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие… Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений — деятельность метрологических служб, направленная на достижение… Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного…
Интересное: Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным… Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является… Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления.
Дисциплины:
|
Стр 1 из 3Следующая ⇒ В современных сканерах применяют фотодатчики двух типов: фотоэлектронные умножители — ФЭУ (РМТ — Photomulti Plier Tube) или приборы с зарядовой связью — ПЗС (ССО — Charge-Coupled Device). Фотоэлектронный умножитель изобретен советским инженером Л.А. Кубецким в 1930 г. ФЭУ, изображенный на рисунке 2, представляет электровакуумный прибор, внутри которого расположены электроды — катод, анод и диноды. Световой поток от объекта сканирования вызывает эмиссию (это явление испускания электронов из твёрдых тел) электронов из катода. В соответствии с законом фотоэффекта фототок эмиссии прямо пропорционален интенсивности падающего на него светового потока. Вылетающие из катода электроны под действием разности потенциалов между катодом и ближайшим к нему электродом — динодом притягиваются к последнему и выбивают с его поверхности вторичные электроны, число которых многократно превышает первичный электронный поток с катода. Рисунок 2 — Схема включения ФЭУ
Это обеспечивается благодаря тому, что диноды выполнены из материалов, имеющих высокий коэффициент вторичной эмиссии, а между ними приложены потенциалы, обеспечивающие усиление вторичной эмиссии. В результате через сопротивление нагрузки в анодной цепи ФЭУ протекает усиленный ток. Прибор с зарядовой связью — это твердотельный электронный фотоприемник, состоящий из множества миниатюрных фоточувствительных элементов, которые формируют электрический заряд, пропорциональный интенсивности падающего на них света, и конструктивно выполняются в виде матриц или линеек (рисунок 3).
Рисунок 3 — Устройство ПЗС-линейки
Работу ПЗС впервые продемонстрировали В. Бойл и Дж. Смит в 1970 г. Принцип действия ПЗС основан на зависимости проводимости р-n-перехода полупроводникового диода от его освещенности. К электродам в определенной последовательности подается низкое напряжение (5-10 В). Это приводит к тому, что под электродами образуются так называемые потенциальные ямы в виде скоплений электронов. Под воздействием света в результате внутреннего фотоэффекта появляются свободные электроны. Количество электронов, скапливающихся под чувствительной площадкой каждого электрода, пропорционально интенсивности светового потока, падающего на чувствительную площадку данного электрода. Электроны образуют зарядовый пакет. Если ПЗС выполнен в виде линейки, зарядовые пакеты передаются из одной потенциальной ямы в соседнюю, достигая последней ячейки, откуда поступают на предварительный усилитель.
Виды сканеров В зависимости от способа перемещения фоточувствительного элемента сканера и носителя изображения относительно друг друга сканеры подразделяются на две основных группы — настольные (Desktop) и ручные (Hand-held). Планшетные сканеры Световой поток от источника со стабильным спектром излучения, близким к дневному свету (как правило, специальная люминесцентная лампа с цветовой температурой 5000 или 5500 К), проходит через неподвижно размещенный на прозрачной поверхности (стекле) оригинали диафрагму в виде узкой щели, параллельной источнику света (рисунок 4). Диафрагма позволяет ограничить размер элемента изображения, считываемый каждым элементом ПЗС-линейки.
Рисунок 4 – Устройство планшетного сканера
«Полоса» света, прошедшая через диафрагму, фокусируется объективом и пропускается через систему полупрозрачных зеркал, распределяющих световой поток на три части, приблизительно равные по интенсивности. Каждый из трех световых пучков пропускается через один из трех светофильтров, соответствующих трем составляющим в аддитивной модели смешения цветов (красный, синий, зеленый).Лампа, ПЗС и оптическая система, находятся на одной каретке и с помощью шагового механизма перемещаются вдоль оригинала. В некоторых моделях сканеров вместо зеркал используют специальные призмы, обеспечивающие разделение светового потока на три части, а в отдельных моделях эти призмы реализуют и функции светофильтров, направляя разные части видимого спектра в разные стороны. К преимуществам планшетных сканеров следует отнести простоту использования, возможность сканирования как плоских оригиналов в широком диапазоне размеров, так и небольших трехмерных объектов. Недостаткамиэтого типа сканеров являются большая занимаемая площадь, сложность выравнивания оригинала с неровно размещенным на носителе изображением, невозможность сканирования прозрачных оригиналов.
Роликовые сканеры Осуществляют сканирование оригинала при его перемещении по специальным направляющим посредством роликового механизма подачи бумаги относительно неподвижного осветителя и ПЗС-линейки. Механизм работы роликового сканера показан на рисунке 5. Сканирование в роликовом сканере, как и в планшетном, производится в отраженном свете. Рисунок 5— Устройство роликового сканера
Этот принцип заложен в конструкции многих факсимильных аппаратов. Сканеры, работающие в двух режимах — сканирования изображения и его факсимильной передачи, называют факс-сканерами (Fax Scanner). В отдельных моделях роликовых сканеров имеется устройство для подачи листов, которое позволяет сканировать в автоматическом режиме. Большинство роликовых сканеров офисного применения предназначены для работы с оригиналами формата А4. Однако существуют широкоформатные роликовые сканеры, обеспечивающие сканирование оригиналов форматов А1 и А0. Преимущества роликовых сканеров определяются их компактностью, удобством подключения и пользования, автоматической подачей листов оригинала, удовлетворительной скоростью сканирования и низкой стоимостью. Недостатки, связанны с невозможностью без специальных приспособлений, осуществлять сканирование сброшюрованных документов, книг, а также с опасностью повреждения оригинала.
Барабанные сканеры Барабанные сканеры позволяют получать изображения прозрачных или отражающих оригиналов с высокой степенью детализации. Прозрачный оригинал в барабанных сканерах закрепляется с помощью специальной ленты или масла на поверхности прозрачного цилиндра из органического стекла (барабана), который для обеспечения устойчивости укреплен на массивном основании. Световой поток от источника света с эталонным спектром (так как здесь источник точечный, обычно используются галогенные лампы мощностью 30-50 Вт) проходит через оригинал, фокусирующий объектив и отверстие диафрагмы, затем сфокусированный луч попадает на оптическую систему (призму или блок зеркал) и через три светофильтра попадает на светочувствительные элементы — фотоэлектронные умножители (ФЭУ), где происходит процесс, известный как оптическое усиление (рисунок 6). Возникающее при этом усиление позволяет преобразовывать свет в электрические сигналы. Далее эти сигналы идут в электронную схему, где они оцифровываются. При сканировании в отраженном свете освещение обеспечивается со стороны объектива.
Рисунок 6 – Устройство барабанного сканера
За счет высокой скорости вращения барабана имеется возможность фокусировать на оригинале достаточно мощный поток света без риска повреждения оригинала. В связи с этим отличительной особенностью барабанных сканеров является возможность сканировать с высоким разрешением оригиналы, имеющие высокую оптическую плотность (печатные издания, художественные работы, слайды, диапозитивы, негативные пленки), как в отраженном, так и в проходящем свете. Диафрагма (иногда ее еще называют апертурой) в барабанном сканере определяет размер микроэлемента изображения, или пиксела, каждому разрешению сканирования в идеальном случае должна соответствовать своя диафрагма. Если диафрагма слишком велика, соседние микроэлементы перекрываются, что ведет к снижению резкости изображения, а при малой диафрагме между соседними пикселами образуется зазор, что приводит к потере части информации при считывании и одновременно увеличивает шумовую составляющую. В отдельных моделях барабанных сканеров в качестве фотоприемника изображения используется набор ПЗС-линеек, неподвижно установленных на всю ширину барабана и построчно сканирующих оригинал в отраженном свете. В этих сканерах, как правило, широкоформатных, барабан совершает только один оборот за все время сканирования. Сканеры, в которых реализована эта технология, выгодно отличаются от сканеров с ФЭУ, поскольку исключается необходимость решать проблему стабилизации конструктивных элементов, обусловленную высокой скоростью вращения барабана. Барабанные сканеры позволяют сканировать прозрачные или отражающие оригиналы типа высокохудожественных работ в полиграфии и картографии. Достоинствами барабанных сканеров являются возможность сканирования высокохудожественных работ (разрешающая способность которых достигает 4 000 dpi), возможность сканирования как отражающих, так и прозрачных оригиналов, возможность изменения фокусного расстояния. К недостаткам барабанных сканеров следует отнести невозможность сканирования переплетенных оригиналов (например книг, журналов), невозможность сканирования оригиналов на жесткой основе, сложность загрузки оригинала. Проекционные сканеры Работают по принципу фотографической камеры и конструктивно напоминают фотоувеличитель. Механизм работы проекционного сканера показан на рисунке 7. Оригинал располагается на подставке под сканирующей головкой изображением вверх. Рисунок 7— Механизм работы проекционного сканера.
Обычно в проекционных сканерах внутренний источник освещения не используется. Освещение оригинала производится за счет естественного комнатного света. В некоторых моделях проекционных сканеров свет через линзу освещает оригинал, а отраженный свет фиксируется ПЗС-матрицей. Такая конструкция сканера позволяет избежать влияния внешних засветок и получить высокое качество сканированных изображений. Особенностью проекционных сканеров является возможность сканирования трехмерных объектов.
Ручные сканеры Применяются для сканирования малоформатных оригиналов или фрагментов большого изображения. Перемещение окна сканирования относительно оригинала производится за счет мускульной силы человека. Устройство ручного сканера показано на рисунке 8. В небольшом корпусе шириной обычно чуть более 10 см размещаются лишь датчик, линза и источник света. Ширина области сканирования в зависимости от модели устройства варьируется от 60 до 280 мм.
Рисунок 8 — Устройство ручного сканера
Принципы работы ручного и роликового сканеров во многом похожи. Отличительной особенностью ручного сканера является то, что он использует источник питания компьютера, к которому подключен. Как правило, ручные сканеры подключаются к параллельному порту компьютера без каких-либо адаптеров. Низкая цена ручных сканеров обусловлена простотой их конструкции. В некоторых моделях ручных сканеров предусматривается возможность сканирования больших изображений за несколько проходов, т. е. путем последовательного просмотра отдельных его областей. Объединение областей сканирования производится с помощью специального программного обеспечения, позволяющего упростить эту процедуру.
Цветной слайд-сканер Слайд-сканер позволяет оцифровывать прозрачные документы. Существует несколько технологий: 1) Цветной слайд-сканер с одним CCD (Рисунок 9)
Рисунок 9 — Цветной слайд-сканер с одним CCD Сканирующим элементом в большинстве сканеров является charge-coupled device (CCD), по-русски — прибор с зарядовой связью (ПЗС). Линейные CCD-сканеры обеспечивают взаимное перемещение носителя и линейного сканирующего элемента (CCD) вдоль одной оси. Последовательно, полоска за полоской, исходное изображение фокусируется на линейке CCD. Для получения цветного изображения применяются фильтры трех базовых цветов. За один проход считывается один цветовой слой. 2) Цветной слайд-сканер с тремя CCD (Рисунок 10) Рисунок 10 — Цветной слайд-сканер с тремя CCD Устройство, аналогичное цветному слайд-сканеру с одним CCD. Отличие заключается в использовании трех различных сканирующих элементов для каждого базового цвета — красного, зеленого, синего. 3) Сканер с CDD-массивом (Рисунок 11)
Рисунок 11 — Сканер с CDD-массивом Массив CCD, аналогичный тому, который применяется в видеокамерах, позволяет получить изображение без взаимного перемещения носителя и сканирующего элемента. Похожую конструкцию имеют проекционные сканеры, работающие с непрозрачными носителями. 123Следующая ⇒ Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим… Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций… Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого… Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой. |
Коэффициент усиления фототока в ФЭУ достигает 108 . Такое усиление достигается за счет подачи на ФЭУ напряжения от высоковольтного источника (в зависимости от количества динодов — от 500 до 1500 В), причем потенциалы распределяются между электродами равномерно с помощью делителя напряжения. ФЭУ обладает высокой чувствительностью (1 А/лм), а его спектральный диапазон, определяемый областью длин волн регистрируемого излучения, соответствует задачам сканирования, поскольку перекрывает видимый спектр световых волн.
Устройство ПЗС-линейки показаны на рисунке 3, ПЗС представляет собой полупроводниковый кристалл (как правило, кремний), на поверхность которого нанесена прозрачная оксидная пленка, выполняющая функцию диэлектрика в микроскопических конденсаторах. Одной из обкладок такого конденсатора является поверхность самого кристалла, а другой — нанесенные на диэлектрик металлизированные электроды толщиной не более 0,6 мкм.
ПЗС-линейка может содержать до нескольких тысяч фоточувствительных ячеек. Размер элементарной ячейки ПЗС определяет разрешающую способность сканера. Область спектральной чувствительности ПЗС расположена в видимой части спектра, причем наибольшая чувствительность наблюдается ближе к красной области.
При сканировании в отраженном свете оригинал освещается «снизу» (при расположении системы считывания в соответствии с рисунком).
При необходимости сканирования оригиналов нестандартного большого формата имеется возможность сканирования по частям с последующим объединением с помощью какого-либо графического редактора.
Для гашения возникающих при этом вибраций применяются специальные амортизаторы, увеличивающие массу сканера до 250 кг и более.
Сканирующая головка, содержащая ПЗС-датчик и перемещающий его в фокальной плоскости линзы двигатель, закрепляется на вертикальном штативе и может перемещаться по стойке или по вертикальным направляющим. Перед началом сканирования камеру устанавливают в положение, соответствующее требуемому разрешению и размеру изображения. Точная настройка (фокусировка), определяющая разрешение сканирования, осуществляется специальной редуцирующей линзой.
При этом конструкция сканеров обеспечивает переменное разрешение сканирования: небольшие объекты можно сканировать с высоким разрешением, большие нестандартные объекты, изображения которых нельзя ввести с помощью других сканеров, также могут быть сканированы, хотя и с низким разрешением. Простота конструкции и удобство применения, невысокая стоимость и возможность комбинирования при сканировании плоских и небольших трехмерных объектов обусловливают достаточно широкое применение проекционных сканеров как средств ввода информации.
Длина области сканирования ограничена лишь объемом доступной оперативной памяти компьютера. Устанавливаемая в компьютере карта интерфейса преобразует поступающую информацию в цифровую форму и передает ее для последующей обработки специальной программе.
Изображение получается за один проход. 
..Фотодатчики, применяемые в сканерах — Студопедия
В современных сканерах применяют фотодатчики двух типов: фотоэлектронные умножители — ФЭУ (РМТ — Photomulti Plier Tube) или приборы с зарядовой связью — ПЗС (ССО — Charge-Coupled Device).
Фотоэлектронный умножитель изобретен советским инженером Л. А. Кубецким в 1930 г. ФЭУ, изображенный на рис. 6.4, представляет электровакуумный прибор, внутри которого расположены электроды — катод, анод и диноды. Световой поток от объекта сканирования вызывает эмиссию электронов из катода. В соответствии с законом фотоэффекта фототок эмиссии прямо пропорционален интенсивности падающего на него светового потока. Вылетающие из катода электроны под действием разности потенциалов между катодом и ближайшим к нему электродом — динодом притягиваются к последнему и выбивают с его поверхности вторичные электроны, число которых многократно превышает первичный электронный поток с катода.
Рис. 6.4. Схема включения ФЭУ.
Это обеспечивается благодаря тому, что диноды выполнены из материалов, имеющих высокий коэффициент вторичной эмиссии, а между ними приложены потенциалы, обеспечивающие усиление вторичной эмиссии. В результате через сопротивление нагрузки в анодной цепи ФЭУ протекает усиленный ток. Коэффициент усиления фототока в ФЭУ достигает 108. Такое усиление достигается за счет подачи на ФЭУ напряжения от высоковольтного источника (в зависимости от количества динодов — от 500 до 1500 В), причем потенциалы распределяются между электродами равномерно с помощью делителя напряжения. ФЭУ обладает высокой чувствительностью (1 А/лм), а его спектральный диапазон, определяемый областью длин волн регистрируемого излучения, соответствует задачам сканирования, поскольку перекрывает видимый спектр световых волн.
Прибор с зарядовой связью — это твердотельный электронный фотоприемник, состоящий из множества миниатюрных фоточувствительных элементов, которые формируют электрический заряд, пропорциональный интенсивности падающего на них света, и конструктивно выполняются в виде матриц или линеек.
Рис. 6.5. Устройство и принцип ПЗС-линейки.
Работу ПЗС впервые продемонстрировали В. Бойл и Дж. Смит в 1970 г. Принцип действия ПЗС основан на зависимости проводимости р-n-перехода полупроводникового диода от его освещенности. Устройство и принцип действия ПЗС-линейки показаны на рис. 6.5. ПЗС представляет собой полупроводниковый кристалл (как правило, кремний), на поверхность которого нанесена прозрачная оксидная пленка, выполняющая функцию диэлектрика в микроскопических конденсаторах. Одной из обкладок такого конденсатора является поверхность самого кристалла, а другой — нанесенные на диэлектрик металлизированные электроды толщиной не более 0,6 мкм.
К электродам в определенной последовательности подается низкое напряжение (5 —10 В). Это приводит к тому, что под электродами образуются так называемые потенциальные ямы в виде скоплений электронов. Под воздействием света в результате внутреннего фотоэффекта появляются свободные электроны. Количество электронов, скапливающихся под чувствительной площадкой каждого электрода, пропорционально интенсивности светового потока, падающего на чувствительную площадку данного электрода.
Электроны образуют зарядовый пакет. Если ПЗС выполнен в виде линейки, зарядовые пакеты передаются из одной потенциальной ямы в соседнюю, достигая последней ячейки, откуда поступают на предварительный усилитель. ПЗС-линейка может содержать до нескольких тысяч фоточувствительных ячеек. Размер элементарной ячейки ПЗС определяет разрешающую способность сканера. Область спектральной чувствительности ПЗС расположена в видимой части спектра, причем наибольшая чувствительность наблюдается ближе к красной области.
Как работали сканеры до появления цифровых камер и контактных датчиков изображения?
Существует ограничение на то, насколько близко стандартная камера может быть помещена к объекту, прежде чем объектив потеряет способность правильно фокусироваться.
Если у вас есть опыт работы с камерами, вы знаете, что вам нужно минимальное расстояние между вами и объектом, который вы пытаетесь сфотографировать. Независимо от того, насколько резкое разрешение камеры, вы можете приблизиться только до того, как она начнет терять фокус.
Точное расстояние зависит от камеры, но есть предел тому, насколько обычный объектив может преломлять свет, прежде чем он станет слишком искаженным, чтобы показать мелкие детали.
В качестве эксперимента попробуйте держать камеру смартфона на расстоянии четверти дюйма от книги, и, скорее всего, вы получите что-то похожее на изображение справа. Теперь попробуйте поднести его еще ближе, пока линза не окажется вплотную к бумаге. Это работа, которую должен выполнять сканер чеков или, если на то пошло, обычный планшетный сканер.
К счастью для нас, современные сканеры чеков используют не обычные камеры, а специализированный тип промышленного датчика, называемый контактным датчиком изображения или CIS. (См. нашу связанную статью Почему «камера» в вашем сканере на самом деле вовсе не камера.) Это специально созданные устройства, предназначенные для съемки с очень близкого расстояния на фиксированном расстоянии за счет… ну, просто обо всем остальном.
Что входит в СНГ и что было до него?
Контактный датчик изображения, или CIS, в современном сканере представляет собой плоский компонент, который содержит ряд фотодатчиков и светодиодный источник света в одном блоке.
Белая полоса помогает отражать свет внутри дорожки, обеспечивая равномерное освещение.
Вкратце, контактный датчик изображения — это ряд фотодатчиков, представляющих один пиксель каждый (точнее, зигзагообразная двойная линия частично перекрывающихся фотодатчиков, но результат тот же). Каждый из этих фотодатчиков имеет крошечную стержнеобразную линзу из оптоволоконного материала прямо перед собой. Стержни — это «тупые» фиксированные линзы, которые просто фокусируют свет прямо перед собой с заданного расстояния и не имеют возможности перемещаться или вносить коррективы. Итак, CIS очень хорош в одной конкретной функции — фотографировании бумаги, прижатой прямо к стеклу.
Весь механизм — датчики, линзы, стекло и источник света — содержится в предварительно собранном корпусе, который легко устанавливается внутри более крупного сканирующего устройства. CIS легко производится серийно и относительно недорог, что делает его действительно идеальным для такого рода работ.
Но контактные датчики изображения появились только в 1990-х годах, и они не применялись в сканерах чеков до начала 2000-х.
Банки уже снимали изображения чеков за десятилетия до этого, но эти устройства должны были полагаться на более старую технологию, которая работала больше как обычная камера.
Тип датчика, использовавшегося в сканерах ранней проверки и в считывающих/сортирующих машинах до них, представлял собой устройство с зарядовой связью, или ПЗС. Эта аббревиатура может быть знакома любителям фотографии или инженерам-электрикам, потому что это тот же тип датчика, который использовался в первых цифровых камерах. Фактически, ПЗС-матрицы до сих пор используются в специализированных устройствах, требующих высочайшего разрешения и наилучшей чувствительности; они просто уступили другим вещам по цене и простоте для серийной электроники.
ПЗС-сканеры — то же самое, что и камера, и не то же самое
Помимо того, что старые ПЗС-камеры были более громоздкими, чем контактные датчики изображения, они были намного дороже. В этом раннем сканере Unisys SourceNDP использовалась дорожка в виде восьмерки, так что лицевая и оборотная стороны чека могли быть захвачены одной камерой.
Как поясняется в этой статье о цифровом преобразовании микрофильмов нашим отделом микрофильмов nextScan, сканеры и «обычные» камеры улавливают свет по-разному. Традиционная камера типа «наведи и снимай» использует матричный датчик, или, другими словами, 2D-датчик, который одновременно делает один снимок сцены или объекта. Сканеры используют технологию линейного сканирования, что означает, что они имеют датчик 1D — одну линию фотосенсоров, которые захватывают однопиксельные «срезы» в быстрой последовательности, где либо камера, либо объект изображения должны двигаться.
Короче говоря, ПЗС-матрицы в первых сканерах представляли собой массивы линейного сканирования 1D, как CIS в современных сканерах, и они записывали контрольные изображения крошечными фрагментами, как это делает CIS сегодня. Однако, в отличие от CIS, эти ПЗС-матрицы не имели преимуществ волоконно-оптических стержней, помогающих сфокусироваться на ближнем расстоянии. Им приходилось полагаться на обычный объектив, как и на обычную камеру, а это означало, что датчики должны были быть отодвинуты на достаточное расстояние, чтобы свет мог сфокусироваться. В случае захвата чека это было от восьми до десяти дюймов.
Нарушение правил
Если вы видели сканер чеков раньше, вы знаете, что в нем нет места для камеры длиной 10 дюймов. Так что нашим инженерам пришлось немного схитрить, и они использовали зеркала, чтобы увеличить фокусное расстояние в другом направлении.
В полноразмерных машинах для считывания/сортировки, таких как старый NDP Burroughs, мы могли обойтись одним зеркалом. Это изменило направление света, так что он шел параллельно бумажной дорожке по всей длине устройства, а не из-за того, что камера торчала из него сбоку. Поскольку считыватель/сортировщик мог иметь длину 20 футов (или даже больше), у нас было достаточно места для работы.
Однако по мере того, как сканеры становились все меньше, эта техника уже не подходила. В настольном сканере пространство в большом почете, и все же ПЗС-матрица по-прежнему требует тех же восьми-десяти дюймов. Итак, нам пришлось включить свет обратно, используя несколько зеркал. Наш самый ранний сканер, который действительно можно было бы назвать «настольной» моделью, Source NDP, использовал два зеркала для отражения света по Z-образному пути, который заканчивался фотодатчиком CCD, который находился под направляющей для бумаги у основания устройства. .
Естественно, этот тип оптики требовал большой точности, подобно телескопу или микроскопу, настроенному на точное расстояние. Таким образом, вся камера в сборе представляла собой единый запечатанный на заводе узел, который не поддавался регулировке или разборке в течение всего срока службы устройства.
Учитывая постоянный характер сборки камеры, было крайне важно не допускать попадания пыли и мусора, поскольку внутренние компоненты можно было очистить только на заводе. Для этого требовалась очень плотная металлоконструкция с тонко обработанными деталями, скрепленная несколькими винтами и проклеенная в местах стыков клеем.
Излишне говорить, что все это была очень сложная работа, которая плохо подходила для массового производства, и поэтому одни только ПЗС-камеры на этих старых устройствах могли стоить столько же, сколько сегодня стоит целый сканер. Хотя они были впечатляющим инженерным достижением, как только стали доступны практичные сборки CIS, сделать переключатель было легко.
Освещение пути
Часто упускаемая из виду, но все же критически важная часть процесса захвата изображения — это то, как подсветить документы внутри бумажной дорожки. Когда вы сканируете документы, внутрь аппарата не попадает естественный свет, поэтому вам необходимо обеспечить его собственным.
С современной сборкой CIS это относительно просто. Датчики получают достаточное освещение от небольших светодиодных источников света, расположенных рядом с ними в сборке, и это все, что нужно сделать.
Конечно, 30 или более лет назад были и другие проблемы, одна из которых заключалась в том, что компактные и недорогие светодиодные фонари, какими мы их знаем, просто не были доступны. И если этого было недостаточно, ПЗС-матрицам требовалось примерно в 10 раз больше света, чем современным датчикам CIS или CMOS, чтобы получить качественное изображение.
Это означало, что мы должны были обеспечить серьезное освещение — и не только это, но и равномерно распределить его сверху вниз по документу по мере его прохождения. Простая вертикальная щель была недостаточно хороша, если свет исходил из одного источника, так как центр получил бы гораздо больше света, чем внешние края.
В самых высокоскоростных считывателях/сортировщиках, таких как NDP 2000 со скоростью 2000 документов в минуту, требовалось очень много освещения. В этой машине фактически использовалась галогенная лампа, предназначенная для посадочных огней вертолета, которая обычно весила около 600 Вт. Тепло, которое он испускал, было настолько сильным, что чеки могли загореться, если они стояли перед камерой слишком долго, поэтому пришлось разработать систему автоматического отключения. Меньшие устройства, такие как Source NDP, могут использовать светодиоды высокой интенсивности. Чтобы свет распространялся равномерно сверху вниз, его пропускали через пучок волоконно-оптических нитей, которые шли вертикально по бумажной дорожке, рассеивая свет от его точечного источника.
Вы видите то, что вижу я?
Другой проблемой, с которой приходилось сталкиваться ранним сканерам, было восприятие цвета. Иными словами, машины не «видят» свет так, как глаза человека разумного .
Наше собственное человеческое зрение предпочитает середину спектра, так что больше всего выделяются зеленые цвета вместе с их соседями синим и желтым. Цвета ближе к крайнему красному и фиолетовому концам спектра сравнительно приглушены. Однако механические датчики поглощают свет на всех длинах волн практически с одинаковой скоростью.
Разумеется, чеки (и в основном все другие виды документов) печатаются в цветовой гамме, которая выглядит именно так, как нам кажется. Итак, то, что кажется нам ярко-зеленым, на самом деле может быть вовсе не таким ярким; или то, что выглядит бледно-белым, на самом деле может содержать гораздо больше красного, чем мы думаем.
То, как ваши глаза видят объект (вверху), и то, как машина видит «истинные» цвета одного и того же объекта (внизу), сильно различаются. Этот эффект связан с тем, что человеческий глаз пропорционально более чувствителен к зеленому и синему, чем к другим цветам, таким как фиолетовый и красный. На самом деле в «просто белом» документе красного гораздо больше, чем вы думаете!
Справа мы видим галочку при нормальном освещении на верхнем изображении. На нижнем изображении зеленый цвет был приглушен, а красный и фиолетовый усилены, чтобы приблизиться к тому, как тот же самый чек мог бы выглядеть для машины. Взгляните на это, и вы поймете, почему, например, красные гелевые ручки печально известны тем, что вызывают «исчезновение» подписей и сумм в долларах в процессе сканирования.
Чтобы компенсировать разницу между человеческим зрением и «истинным» уровнем освещенности в мире в целом, ранние сканеры использовали фильтр, который производил эффект, обратный тому, что вы видите на нижнем изображении, — приглушая дальние края спектр, чтобы компенсировать дополнительную насыщенность, невидимую для нас. Современные сканеры на основе CIS используют три набора красных, зеленых и синих светодиодов для создания освещения и просто регулируют интенсивность каждого цвета, чтобы компенсировать эту проблему, вместо использования фильтра.
Надеемся, вам понравился этот взгляд на то, как мы работали со светом и оптикой до того, как то, что вы бы назвали «современным» освещением и камерами, стало обычным явлением. В эпоху, когда аналоговое встречается с цифровым, всегда есть трудный переходный этап, когда производителям необходимо изобретать творческие способы решения непредвиденных проблем. К счастью, мы справились с этой задачей, и мы надеемся, что это дало вам некоторое представление о процессе постоянного улучшения, который привел к сканерам, которые вы используете сегодня!
Контактные датчики изображения (и почему они важны для сканеров проверки)
Сканер чеков обычно использует два датчика для захвата изображения документа по мере его прохождения — один для лицевой стороны чека, а другой для обратной . В просторечии их часто называют «камерами», хотя более точное название для них — «контактный датчик изображения» или CIS.
Что такое контактный датчик изображения , или «СНГ?» И что не менее важно, почему вас это должно волновать?
Ну, если у вас есть сканер чеков, вам следует позаботиться о контактных датчиках изображения, потому что у вас есть как минимум два из них! Вас также может заинтересовать разница между технологиями линейного сканирования и сканирования областей, потому что это важная часть того, как такие машины, как сканеры, могут захватывать изображения движущихся объектов.
Когда люди звонят в нашу службу поддержки за помощью в устранении неполадок, они часто с удивлением узнают, что «камеры» внутри их сканера чеков на самом деле вовсе не являются камерами. Они снимают изображения, но это все, что у них общего с камерами с круглыми линзами, которые мы привыкли видеть в повседневной жизни — например, на смартфонах. Техническое название одной из них — матричная камера области (иногда также называемая камерой сканирования области ), названная так потому, что она делает изображение квадратной или прямоугольной области одновременно. Но большинство из нас назвали бы это обычной камерой.
С другой стороны, механизмы захвата изображения внутри сканеров чеков представляют собой промышленные устройства, которые большинство людей вообще не распознают — и не должны — распознавать как камеры. Их называют 9Датчики линейного сканирования 0091, , и они отличаются от обычных камер тем, что у них нет объектива, и они захватывают одну строку пикселей за раз, снова и снова в быстрой последовательности. Контактный датчик изображения захватывает тысячи последовательных однопиксельных «срезов», которые он объединяет для создания полного изображения. Некоторые люди по привычке называют эти «камерами с линейным сканированием» , но на самом деле между настоящими камерами с линейным сканированием и еще более специализированными датчиками внутри сканеров чеков есть еще одно различие, которое мы объясним чуть позже.
Наш отдел микрофильмов в NextScan недавно опубликовал подробную статью о разнице между камерами линейного сканирования и камерами области сканирования, которую настоятельно рекомендуется прочитать, если вы хотите узнать больше о преимуществах и недостатках каждой из них, а также о проблемах, связанных с использованием. каждый. В отличие от этих двух типов камер, контактные датчики изображения внутри сканеров чеков имеют несколько общих черт с камерами линейного сканирования, но имеют несколько важных отличий.
В частности, контактный датчик изображения (как следует из его названия) предназначен для захвата объектов, которые соприкасаются с ним или находятся на очень коротких расстояниях. Напротив, настоящая камера с линейным сканированием, подобная той, которую вы найдете на сканере микрофильмов, обычно отодвинута назад на расстоянии и будет использовать линзу для фокусировки света, когда объект проходит под ним. То же самое в целом верно для промышленных камер линейного сканирования, которые снимают трехмерные объекты с высоты.
Подводя итог: Контактный датчик изображения использует технологию линейного сканирования для захвата одного ряда пикселей за раз, но это не то же самое, что «камера линейного сканирования» . И ни одна из этих двух камер совсем не похожа на обычную камеру или камеру сканирования области.
Итак, почему сканер чеков использует эти специализированные контактные датчики изображения вместо обычных (сканирующих по площади) камер? Одна из причин заключается в том, что это экономит много места. На диаграмме выше, что вы заметили в обеих камерах? У каждого из них есть поле зрения, которое увеличивается по мере удаления камеры от объекта, который она пытается сфотографировать. Поместите камеру сканирования области прямо на бумагу, и вам нужно будет сделать чрезвычайно широкоугольную фотографию. Более того, чтобы снять чек одним кадром, вам понадобится прямая плоская поверхность размером с сам чек — вы не сможете начать съемку, пока задний край чека все еще движется за угол. в бумажной дорожке. Контактному датчику изображения не требуется расстояние отступа, а непрерывная съемка с разрешением в один пиксель означает, что физическая длина документа не имеет значения. Обе эти характеристики идеально подходят для размещения CIS в компактных помещениях.
Есть еще одна, еще более важная причина, по которой обычные камеры не используются в сканерах чеков. Чтобы типичная камера сканирования области правильно сфотографировала объект, рассматриваемый объект должен быть остановлен или двигаться очень медленно; в противном случае результирующее изображение начнет расплываться. Запуск и остановка двигателей подачи каждый раз при захвате чека резко снижает максимальную скорость сканера. И вам все равно понадобится такая же длинная плоская область на дорожке сканера. Итак, представьте себе сканер чеков, который в два раза больше вашего нынешнего и работает вчетверо быстрее, и вы поймете, почему вместо этого мы используем контактные датчики изображения с возможностью линейного сканирования.
Полосы на этом образце контрольного изображения вызваны двумя отдельными пятнами на стекле над контактным датчиком изображения или CIS.
Какова самая распространенная причина, по которой это происходит в повседневной жизни? В основном это когда клиенты звонят, чтобы сообщить о необычных «полосах» или «полосах», которые проходят по всей горизонтальной длине их изображений чеков. Обычно в этой проблеме нет ничего, кроме старого пятна или пятнышка грязи на стекле, закрывающем датчик. Однако, поскольку в сканере чеков используется датчик линейного сканирования, пятнышко не отображается как единое пятно — оно повторяется на каждом «срезе» изображения размером в один пиксель при протаскивании чека.
Добавить комментарий